人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射示范课ppt课件

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【核心素养-物理观念】考　点　反射定律、折射定律和折射率1.反射定律与折射定律的比较:
2.折射率的两种表述:(1)光从真空进入某种介质发生折射时,入射角α的正弦跟折射角γ的正弦之比等于这种介质的折射率n,即 。(2)某种介质的折射率n亦等于光在真空中的速度c跟光在介质中的速度v之比,即n= 。
3.与折射率相关的关键词转化:
【典例】(2020·全国Ⅱ卷)直角棱镜的折射率n=1.5,其横截面如图所示,图中∠C=90°,∠A=30°。截面内一细束与BC边平行的光线,从棱镜AB边上的D点射入,经折射后射到BC边上。(1)光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由;(2)不考虑多次反射,求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。
【解析】(1)如图,设光线在D点的入射角为i,折射角为r。折射光线射到BC边上的E点。设光线在E点的入射角为θ,由几何关系,有θ=90°-(30°-r)>60°①根据题给数据得sinθ>sin60°> ②即θ大于全反射临界角,因此光线在E点发生全反射。
(2)设光线在AC边上的F点射出棱镜,光线的入射角为i′,折射角为r′,由几何关系、反射定律及折射定律,有i=30°③i′=90°-θ④sin i=nsinr⑤nsini′=sinr′⑥联立①③④⑤⑥式并代入题给数据,得 ⑦由几何关系,r′即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角。答案:(1)能　原因见解析　(2)
【素养评价】如图,置于空气中的直角三棱镜ABC,折射率为 、AB长为2a。一束光线以45°的入射角射至AB边的中点。设空气中的光速为c,求:光线进入棱镜到从AC边射出所经历的时间。
【解析】由 ,已知:i=45°,n= ,得:r=30°。所以光线在三棱镜中平行BC传播且垂直AC射出,如图,由几何关系可知,光线在三棱镜中传播的距离s= ,设光在三棱镜内的速度为v,则:v= ,又s=vt得: 答案:
【核心素养-科学思维】考　点　分析光路控制问题平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体(球)对光路的控制:
提醒:不同颜色的光的频率不同,在同一种介质中的折射率、光速也不同,发生全反射现象的临界角也不同。
【典例】(2020·成都高二检测)如图所示为一个均匀透明介质球,球心位于O点,半径为R,一束单色光从真空中沿DC方向平行于直径AOB射到介质球上的C点,DC与AB的距离H= R,若该光束射入球体经一次反射后由P点(图中未标出)再次折射向真空中,此时的出射光线刚好与入射光线平行,已知光在真空中的速度为c。求:(1)介质球的折射率和光束从C点射入到从P点射出所经历的总时间;(2)射入球体内的光线有可能发生全反射吗?
【解析】(1)作出光路如图,光线经反射后到达介质与空气的界面时,出射角i′=i,由折射定律可得r′=r折射光线PQ与入射光线DC平行,则∠POA=∠COA=i,i=60°,折射角r=30°,折射率 光从C射入到射出通过的路程是s=4Rcs30° ,光在介质球中的传播速度v= 则该光从C射入到射出的总时间t= =
(2)由n= 可知,sinC= 由图知θ=r′=30°【素养评价】　如图,在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0 m。从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为 。(1)求池内的水深。(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m。当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为45°。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)。
【解析】(1)如图,设到达池边的光线的入射角为i。依题意,水的折射率n= ,光线的折射角θ=90°。由折射定律有nsini=sinθ①由几何关系有 ②式中,l=3 m,h是池内水的深度。联立①②式并代入题给数据得h= m≈2.6 m③